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摘 要：本文将对轻型大跨结构人致振动的特性进行分析，并提出具体的振动控制的措施，希望可以为相关工作者的研究提供一些帮助。
关键词：轻型打跨结构；人致振动；振动控制
前言：进入新时代后，建筑结构逐渐向着轻型大跨的方向发展，同时，人们对房屋的舒适度也有了更高的要求。因此，必须了解轻型大跨结构人致振动的特性，并通过相关措施的实施，降低人致振动，从而使房屋建筑满足人们的居住需求。
一、轻型大跨结构人致振动的特性
（一）自振频率与振型
目前，人们主要是通过无限自由度模型对梁结构与板结构进行分析，从而得出更加精确的结果[1]。下面对其进行介绍。
1、梁结构模型
从弯曲变形角度来看，在无阻尼自由振动情况下，梁结构模型的方程是 ，其中EI指的是梁抗弯刚度，w是梁结构动挠度， 是单位长度梁质量。使用分离变量法进行求解，则假定解为w（x，t）=φ（x）q（t），其中φ（x）指的是振型函数，q（t）指的是广义坐标。将其带入到上述公式中可以得到 ，为了使x与t成立，令公示等于常数a4，则有 ，将其分成两个常微分方程则是 和 ，其中w2指的是梁结构的自振频率。在解 这一方程时，可以把其通解成φ（x）=Asinax+Bcosax+Csinhax+Dcoshax，其中A、B、C、D是常数，对梁结构的振幅与振形起决定性作用。之后再通过一定的计算就可以得出准确的梁结构自振频率。
2.板结构模型
薄板自由振动的方程主要是 ，其中D指的是薄板结构弯曲刚度，w指的是薄板结构动挠度， 指的是单位面积薄板质量。之后，通过一定的计算可以得到 ，由此可以看出薄板固有特性对其自振频率起着决定性作用。
（二）阻尼
阻尼指的就是在实际振动中，结构振动幅度逐渐变小的一种特质，其产生原因十分广泛，主要有材料变形时内部摩擦、结构外部介质以及连接部位摩擦等。同时，半功率点法、共振放大法以及振动衰减率法是比较常用的阻尼测量方法。半功率点法可以在单自由度或者是无限自由度的结构体系运用，且其对共振频率要求不高。共振放大法主要是用于理论的处理，且使用的是強迫振动方式。振动衰减率法在对高阶振型阻尼比进行测量时，主要就是使结构根据自己的振型进行自由振动。
二、轻型大跨结构人致振动的控制措施
（一）提高大跨结构的刚度
要想对人致振动进行有效控制，减少结构的共振或者是振动强度，那么就必须提高轻型大跨结构的刚度。通常情况下，刚度增加指的就是提高大跨结构中刚度最小的构件的刚度。动载类型不同，大跨结构增加刚度的位置也不同。例如，针对步行荷载这种较小的动载，只需要对楼板结构中主梁与次梁的刚度进行增加；而对于跳跃激烈与节奏性激励等动载较大的情况，则不能仅对楼面结构进行考虑，而是应该增加整体结构的刚度，特别是柱的刚度和基础刚度。利用新柱增加楼面梁支座是提高大跨结构刚度的一种方法，虽然这种方法的效果非常好，但是由于其无法满足房屋建筑的实际需求，所以大多数用户不能接受这一方法。若房屋有着较大的顶棚空间，则可以通过焊接一个底部翼板，并使其刚性挂架与桁架梁或者是实腹梁相接的方法，来对房梁刚度进行有效提高。通过这种方法，不仅可以促进梁刚度的大幅上升，还可以将刚性挂架安装在顶棚中管道的附近。若主要的梁构件和板处在分离状态，那么应该对主梁刚度进行提高。
（二）增加大跨结构的阻尼
增加大跨结构的阻尼也是有效控制人致振动的一种方式。大跨结构阻尼和非结构构件的数量，如人、家具、顶棚以及隔墙等，有着非常大的关系。楼板本身具有的阻尼越小，增加结构阻尼方法的效果就越好，有利于提高建筑的舒适度。
（三）降低人致振动的影响
在某些情况下，只需要对建筑用途进行适当调整，就可以有效控制轻型大跨结构中的人致振动。可以将受人致振动影响强烈的功能区设计在震动较小的部位，降低振动带来的不良影响，从而有效提高人们的舒适度。例如，对于住宅建筑，设计师可以把卧室等休息区域安排在振动不强烈的部位，并把受人致振动影响较小的其它功能区设计在振动强烈的部位。同时，为了进一步提高轻型大跨结构中人致振动的舒适性，设计人员应该对休息区等极易遭到人致振动影响的区域和人们的活动区域进行合理布局。例如，设计人员可以把人们的休息区域与活动激烈的运动区域在结构上彻底隔离，或者是使两个区域尽可能地远离，保证各个区域的人们互不干扰，从而有效提高其对建筑的满意度。
（四）实施被动控制
被动控制的可靠性高、造价低，且无需外部能量供给，因此，其在桥梁和建筑等结构的人致振动控制中有着广泛应用。目前，最常见的被动控制方法主要有三种，即弹塑性阻尼器、调谐质量阻尼器以及粘滞性阻尼器。弹塑性阻尼器指的就是利用阻尼器使结构产生弹塑性变形，并对人致振动的能量进行消耗，加大结构阻尼，从而有效减弱人致振动。铅芯橡胶支座是广泛使用的一种弹塑性阻尼器，其结构简单且可以提供较大阻尼，因此经常在建筑物或者是桥梁中发挥隔震和减震作用。调谐质量阻尼器指的就是利用阻尼器和弹簧等，将小质量块与需要减小人致振动的主结构进行连接，使其成为一个附加的振动系统。这样，一旦主结构出现人致振动，就可以通过合理调节调谐质量阻尼器自振频率的方式，吸收主结构中人致振动的能量，从而有效降低振动效果。粘滞性阻尼器主要是由气流孔、油缸以及活塞三部分构成，其主要就是通过活塞前后运动的不同压力，让油缸中的油从节流孔中流过，从而导致阻尼力的出现。一般情况下，阻尼力越大，相对的变形速度就越快[2]。
结论：通过上述分析可以发现，大跨结构的动力特性主要体现在阻尼和自振频率与振型两方面。因此，必须通过提高大跨结构的刚度、增加大跨结构的阻尼、降低人致振动的影响以及实施被动控制等措施，有效控制人致振动，提高房屋结构的舒适度，从而促进建筑行业更好的发展。
参考文献
[1]靳飞.大跨度楼面人致振动问题的分析与设计方法[J].山西建筑，2014，40（11）：62-63.
[2]陈刚，陈玉泉，周杰.某大跨度钢结构连廊的人致振动分析与减振设计[J].特种结构，2013（05）.
（作者单位：中国矿业大学）
关键词：轻型打跨结构；人致振动；振动控制
前言：进入新时代后，建筑结构逐渐向着轻型大跨的方向发展，同时，人们对房屋的舒适度也有了更高的要求。因此，必须了解轻型大跨结构人致振动的特性，并通过相关措施的实施，降低人致振动，从而使房屋建筑满足人们的居住需求。
一、轻型大跨结构人致振动的特性
（一）自振频率与振型
目前，人们主要是通过无限自由度模型对梁结构与板结构进行分析，从而得出更加精确的结果[1]。下面对其进行介绍。
1、梁结构模型
从弯曲变形角度来看，在无阻尼自由振动情况下，梁结构模型的方程是 ，其中EI指的是梁抗弯刚度，w是梁结构动挠度， 是单位长度梁质量。使用分离变量法进行求解，则假定解为w（x，t）=φ（x）q（t），其中φ（x）指的是振型函数，q（t）指的是广义坐标。将其带入到上述公式中可以得到 ，为了使x与t成立，令公示等于常数a4，则有 ，将其分成两个常微分方程则是 和 ，其中w2指的是梁结构的自振频率。在解 这一方程时，可以把其通解成φ（x）=Asinax+Bcosax+Csinhax+Dcoshax，其中A、B、C、D是常数，对梁结构的振幅与振形起决定性作用。之后再通过一定的计算就可以得出准确的梁结构自振频率。
2.板结构模型
薄板自由振动的方程主要是 ，其中D指的是薄板结构弯曲刚度，w指的是薄板结构动挠度， 指的是单位面积薄板质量。之后，通过一定的计算可以得到 ，由此可以看出薄板固有特性对其自振频率起着决定性作用。
（二）阻尼
阻尼指的就是在实际振动中，结构振动幅度逐渐变小的一种特质，其产生原因十分广泛，主要有材料变形时内部摩擦、结构外部介质以及连接部位摩擦等。同时，半功率点法、共振放大法以及振动衰减率法是比较常用的阻尼测量方法。半功率点法可以在单自由度或者是无限自由度的结构体系运用，且其对共振频率要求不高。共振放大法主要是用于理论的处理，且使用的是強迫振动方式。振动衰减率法在对高阶振型阻尼比进行测量时，主要就是使结构根据自己的振型进行自由振动。
二、轻型大跨结构人致振动的控制措施
（一）提高大跨结构的刚度
要想对人致振动进行有效控制，减少结构的共振或者是振动强度，那么就必须提高轻型大跨结构的刚度。通常情况下，刚度增加指的就是提高大跨结构中刚度最小的构件的刚度。动载类型不同，大跨结构增加刚度的位置也不同。例如，针对步行荷载这种较小的动载，只需要对楼板结构中主梁与次梁的刚度进行增加；而对于跳跃激烈与节奏性激励等动载较大的情况，则不能仅对楼面结构进行考虑，而是应该增加整体结构的刚度，特别是柱的刚度和基础刚度。利用新柱增加楼面梁支座是提高大跨结构刚度的一种方法，虽然这种方法的效果非常好，但是由于其无法满足房屋建筑的实际需求，所以大多数用户不能接受这一方法。若房屋有着较大的顶棚空间，则可以通过焊接一个底部翼板，并使其刚性挂架与桁架梁或者是实腹梁相接的方法，来对房梁刚度进行有效提高。通过这种方法，不仅可以促进梁刚度的大幅上升，还可以将刚性挂架安装在顶棚中管道的附近。若主要的梁构件和板处在分离状态，那么应该对主梁刚度进行提高。
（二）增加大跨结构的阻尼
增加大跨结构的阻尼也是有效控制人致振动的一种方式。大跨结构阻尼和非结构构件的数量，如人、家具、顶棚以及隔墙等，有着非常大的关系。楼板本身具有的阻尼越小，增加结构阻尼方法的效果就越好，有利于提高建筑的舒适度。
（三）降低人致振动的影响
在某些情况下，只需要对建筑用途进行适当调整，就可以有效控制轻型大跨结构中的人致振动。可以将受人致振动影响强烈的功能区设计在震动较小的部位，降低振动带来的不良影响，从而有效提高人们的舒适度。例如，对于住宅建筑，设计师可以把卧室等休息区域安排在振动不强烈的部位，并把受人致振动影响较小的其它功能区设计在振动强烈的部位。同时，为了进一步提高轻型大跨结构中人致振动的舒适性，设计人员应该对休息区等极易遭到人致振动影响的区域和人们的活动区域进行合理布局。例如，设计人员可以把人们的休息区域与活动激烈的运动区域在结构上彻底隔离，或者是使两个区域尽可能地远离，保证各个区域的人们互不干扰，从而有效提高其对建筑的满意度。
（四）实施被动控制
被动控制的可靠性高、造价低，且无需外部能量供给，因此，其在桥梁和建筑等结构的人致振动控制中有着广泛应用。目前，最常见的被动控制方法主要有三种，即弹塑性阻尼器、调谐质量阻尼器以及粘滞性阻尼器。弹塑性阻尼器指的就是利用阻尼器使结构产生弹塑性变形，并对人致振动的能量进行消耗，加大结构阻尼，从而有效减弱人致振动。铅芯橡胶支座是广泛使用的一种弹塑性阻尼器，其结构简单且可以提供较大阻尼，因此经常在建筑物或者是桥梁中发挥隔震和减震作用。调谐质量阻尼器指的就是利用阻尼器和弹簧等，将小质量块与需要减小人致振动的主结构进行连接，使其成为一个附加的振动系统。这样，一旦主结构出现人致振动，就可以通过合理调节调谐质量阻尼器自振频率的方式，吸收主结构中人致振动的能量，从而有效降低振动效果。粘滞性阻尼器主要是由气流孔、油缸以及活塞三部分构成，其主要就是通过活塞前后运动的不同压力，让油缸中的油从节流孔中流过，从而导致阻尼力的出现。一般情况下，阻尼力越大，相对的变形速度就越快[2]。
结论：通过上述分析可以发现，大跨结构的动力特性主要体现在阻尼和自振频率与振型两方面。因此，必须通过提高大跨结构的刚度、增加大跨结构的阻尼、降低人致振动的影响以及实施被动控制等措施，有效控制人致振动，提高房屋结构的舒适度，从而促进建筑行业更好的发展。
参考文献
[1]靳飞.大跨度楼面人致振动问题的分析与设计方法[J].山西建筑，2014，40（11）：62-63.
[2]陈刚，陈玉泉，周杰.某大跨度钢结构连廊的人致振动分析与减振设计[J].特种结构，2013（05）.
（作者单位：中国矿业大学）